NGC 2977
Las galaxias son agrupaciones enormes de cientos de miles de millones de
estrellas ,polvo y gas unidos gravitatoriamente.
Galaxias :Universos en expansión
Tipos de galaxias: Espirales, Elípticas, Irregulares, * Galaxias activas
Agrupaciones de galaxias: Cúmulos y supercúmulos galácticos.
Interacción entre galaxias. Colisiones .
Formación y evolución de las galaxias. Ley de Hubble
Rotación de las galaxias. El problema de la materia oscura.
© Juan Lois González
juanlois@wanadoo.es
¿Qué es una galaxia?...un poco de historia.
El concepto de galaxia que hoy tenemos, no se estableció hasta bien entrado el siglo XX, hasta esa fecha se pensaba que todo lo observable (incluidas las nebulosas) formaban parte de nuestra galaxia.
Un primer intento hacia el descubrimiento de la verdadera naturaleza de las galaxias (del griego galactea = leche) fue dado por
C. Messier (1730-1817) en el siglo XVIII.Este astrónomo francés era un cazador de cometas, se dedicaba a escudriñar el cielo buscando pequeñas nubecillas que se moviesen a lo largo de los días, de vez en cuando se encontraba con irritantes nubecillas(nebulosas) que permanecían fijas en el firmamento, empezó a registrarlas y en
1784 publico un catálogo con 108 objetos no estelares el famoso "Catálogo Messier" donde a cada objeto tiene una numeración por ejemplo a la nebulosa de Andrómeda se le asigno M31. Más tarde fue ampliado hasta 2500 por W. Herschel..¿Pero cual era la naturaleza de estas nebulosas?..
Muchas de ellas se observó que eran nubes de gas ionizado , que albergaban estrellas en formación o envolturas circunestelares de estrellas en avanzados estados evolutivos, pero para otras como para la galaxia de Andrómeda, con una estructura aremolinada se especulo a lo largo de más de dos siglos (XVIII-XX) con varias hipótesis por un lado
Laplace pensaba que podían ser sistemas planetarios en formación y por otra estaba E. Kant que fue el primero en proponer que podrían ser "universos islas" formados por miles de estrellas, independientes de nuestra galaxia.En problema estaba en determinar el tamaño y la distancia a la que se encontraban estas nebulosas. Un paso importante fue dado cuando
Henrietta Leavitt estableció una relación entre el periodo y la luminosidad de estrellas variables cefeidas en la pequeña nube de Magallanes, esta relación con un sencillo truco de comparación podía permitir calibrar distancias de cefeidas con el mismo periodo. Shapley determinó la distancia a cúmulos globulares cercanos utilizando la relación anterior y más tarde hizo una estimación del tamaño de la galaxia, ampliando el tamaño del universo conocido hasta el momento.Pero fue
Edwin Hubble en 1924 al identificar variables cefeidas en Andrómeda y poder estimar su distancia, el que finalmente demostró, que por su lejanía, estas nebulosas, tenían que ser galaxias independientes, este resultado, revolucionario, cambio la escala y estructura del cosmos conocido hasta la fecha.Mas tarde en
1929 estudiando los espectros de las galaxias se dio cuentan que estas se estaban alejando de nosotros ,y a una mayor velocidad cuanto más lejos estaban ,¡ El universo se estaba expandiendo!, confirmando y dando lugar a la famosa teoría del Big Bang.
¿Qué es una galaxia?
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NGC 2977 |
Las galaxias son agrupaciones enormes de cientos de miles de millones de estrellas ,polvo y gas unidos gravitatoriamente.
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Se caracterizan por su heterogeneidad..
Desde galaxias enanas la treintava parte de la Vía láctea ( 100.000 años luz) hasta las mayores son tres veces la Vía láctea.
Nº de estrellas: 100.000 millones de estrellas (Vía láctea)
Galaxia
→ América del sur Sol→ grano arena Tierra→ mota de polvo microscopicaDesde 2.7 millones de años luz Andrómeda a 12.000 millones de años las más lejanas (quasares) .
Formando agrupaciones cúmulos y supercúmulos y vastas regiones vacías
Sirio
→1 m Andrómeda→270 000 Km. (Luna) Galaxias lejanas→ 150 millones Km. (Sol)Unas son apacibles y otras presentas fenómenos violentos como jets que derraman gran cantidad de energía
Las galaxias espirales se cree que están rodeadas de un halo de
materia oscura de naturaleza desconocida que representa el 90% de la masa total de la galaxia.También se cree en la mayoría de los centros galácticos se encuentran
agujeros negros supermasivos.La
formación y evolución de las galaxias, los quasares, las galaxias activas presenta todavía muchos interrogantes.Regreso al índice Pagina principal CAAS
En cuanto a su morfología pueden clasificarse en tres grandes grupos Espirales (S) Elípticas (E) e Irregulares (Irr).
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Las galaxias espirales
Tienen forma de disco extremadamente fino, en términos relativos, su estructura esta compuesta por: Bulbo, disco y halo.
El bulbo
central de forma esférica tiene mayor concentración de estrellas amarillas más viejas ,se cree que en el centro de una galaxia espiral puede albergar un gran agujero negro.El disco
está formado por una serie de brazos formados por gas polvo y en su mayoría por estrellas azules más jóvenes , que giran alderredor del bulbo central. Se simbolizan con Sa,Sb,Sc .. aumentando cuanto mayor abiertos estén los brazos.Algunas presentan una barra central (espirales barradas) y en su clasificación se incluye la letra B,(SBa,SBb y SBc).
El Halo
: envolviendo a las dos estructuras anteriores se encuentra un halo esférico con menos cantidad de materia donde podemos encontrar cúmulos de estrellas formados por cientos de miles llamados cúmulos globulares (M13) .*
Mas allá de halo encontraríamos un segundo halo de materia oscura todavía de naturaleza desconocida.
Ejemplos de galaxias espirales
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La galaxia remolino M51(NGC 5194),una galaxia espiral tipo Sb en Canes Venatici a unos 37 millones de años luz de la tierra con una galaxia irregular satélite. |
NGC 1365,una galaxia barrada típica SBb en Eridanus su barra central se extiende unos 45.000 años luz. |
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M104 La famosa galaxia del sombrero en el cúmulo de Virgo tipo Sa a 50 millones de años luz se aleja de nosotros a 1000 Km/sec |
NGC 2997 galaxia tipo Sc vista de frente a 50 millones de años luz en Antila se aleja a 1100 km /sec |
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Son agrupaciones de estrellas mas viejas (amarillas o anaranjadas),carecen de polvo y gas.
Tienen una estructura compacta que puede variar desde esférica E0 hasta un elipsoide muy achatado E7. En tamaño varia entre un rango de enanas (poco más que un cúmulo globular) y gigantes como nuestra galaxia.
Existen galaxias de transición entre elípticas o espirales con brazos sin desplegar se clasifican como SO.
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M87 una galaxia elíptica enorme (120.000 a.l.) en el cúmulo de Virgo, (60 millones de al) se ha descubierto un chorro inusitado de gas y se ha identificado como la fuente de radioondas Virgo A, muchos astrónomos piensan que en su centro se halla un agujero negro gigante. |
M32 es una galaxia elíptica enana de sólo 8000 años luz de diámetro, muy pequeña comparada con su vecina M31 la galaxia de Andrómeda. |
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Son aquellas que no presentan una forma especial .Se clasifican en IrrI y IrrII.
Las galaxias IrrI son más pequeñas que las galaxias espirales tienen estrellas viejas y jóvenes y gran cantidad de gas (hasta un 30%) y polvo.
Las mas próximas a nosotros son dos pequeñas galaxias satélites de la Vía láctea llamadas las nubes de Magallanes dado que fueron vistas por primera vez por la tripulación de Magallanes cuando se encontraban lo suficientemente al sur.
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Lmc: Gran nube de Magallanes |
M82 Galaxia cigarro a 12 millones de años en la Osa mayor tipo Irr- 2 parece haber sufrido un encuentro reciente (600 millones de años) con M81, |
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Algunas galaxias presentan características peculiares, por ejemplo un chorro de gas o una envoltura extra de polvo etc. a estas galaxias se le otorga la etiqueta (pec),otras radian especialmente en ciertas franjas del espectro, todas estas galaxias activas pueden ser distintos estadios de evolución de galaxias con un gran agujero negro en su centro ,lo tipos más comunes son:
Quásares
(cuasi estrellas)Son las más pequeñas y brillantes, con desplazamientos Doppler muy altos, su lejanía o cercanía es motivo de una de las discusiones que se encuentra en boga dentro del mundo de los físicos. Emiten altos niveles de radiación, a menudo tanto luz visible e infrarroja como rayos X y se presume que gamma también; a veces generan ondas de radio.Galaxias N
: Son elípticas, con núcleos pequeños y deslumbrantemente brillantes.Objetos BL Lacertae:
Son un tipo de galaxia N con núcleos brillantes y que varían rápidamente de luminosidad. Radiogalaxias: Emiten enormes y veloces jets o chorros de radioenergía desde su pequeño núcleo, formando a menudo dos lóbulos.Seyfert: Son galaxias discos; como las galaxias N, tienen un núcleo muy luminoso. Su espectro indica una violenta actividad en sus centros.Ejemplos de galaxias activas
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El primer quásar descubierto 3C273 con un desplazamiento doppler del 16% |
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Radiogalaxias
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Nuestro Sol y las estrellas que vemos en las constelaciones pertenecen a una
galaxia espiral típica llamada Vía láctea, tiene su centro en dirección a Sagitario. La Vía láctea o camino de Santiago, que podemos ver en una noche obscura, corresponde a la aglomeración de estrellas del disco (¡estamos mirando hacia el plano de nuestra galaxia!).|
Vía láctea datos: Edad Nº de estrellas :100.000 millones .Masa: 200.000 millones de masas solaresDiámetro del disco 100.000 años-luzGrosor del disco en el Sol : 700 años luzDistancia del Sol al centro : 27.000 años luzVelocidad orbital del Sol : 210 Km./secPeriodo orbital del Sol : 250 millones de años |
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Disco:
La materia interestelar es abundante y llega al 10% del total. El color, a causa de la presencia de estrellas jóvenes, de población I es azulado, concentrada en brazos espirales. , con una densidad entre tres y cuatro veces más alta que en las zonas entre los brazos.El núcleo:
En el centro del disco hay un engrosamiento de unos 20.000 años luz de diámetro y unos 5.000 a. l. de espesor, que denominamos núcleo. Está constituido por estrellas viejas de población II y es pobre en materia interestelar, que llega sólo al 1%.Halo:
Es una envoltura esférica en la que se encuentran los cúmulos globulares y estrellas dispersas de población II antiguas y rojizas, giran alrededor del núcleo en órbitas elípticas.
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Las galaxias como la materia (átomos, moléculas etc.) tiende a formar agrupaciones.
Grupo local
La Vía láctea, las nubes de Magallanes satélites de nuestra galaxia,M31 la galaxia de Andrómeda, M33 y una treintena de galaxias más constituyen un grupo de galaxia llamado Grupo local con un diámetro de 1,3 Mpc. (4 millones de a. l)
Cúmulos de galaxias
El grupo local es a su vez es un miembro destacado de una agrupación de galaxias más grande que abarca la constelación de
Virgo y por consiguiente se llama Cúmulo de Virgo, existen otros de estos cúmulos por ejemplo el cúmulo de Coma Berenices, Hércules ,Formax etc.Supercúmulos de galaxias
Los cúmulos galácticos están enlazados con otros formando supercúmulos ,(que quizá formen parte de otros supercúmulos mayores (teoría jerarquizante) ).Los supercúmulos parecen tener una estructura filamentosa entre la cual existen vacíos gigantes entre los que no se encuentran galaxias.
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En un cúmulo si las galaxias fueran del tamaño humano estarían separadas como los jugadores en un campo de fútbol, como contraste si las estrellas fueran de tamaño del hombre las vecinas mas cercanas vivirían a 100.000 km. de distancia ,las colisiones por tanto en estrellas son muy infrecuentes ,por este motivo en el caso de galaxias, las interacciones pueden ser desde atravesarse unas a otras sin apenas perturbación hasta producirse verdaderas colisiones o fusiones entres galaxias..
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NGC 4038/4039) galaxias de las antenas a 63 millones de a.l. en Corvus |
NGC 5128 Centaurus A en Centaurus Peculiar tipo So a 14 millones de a. l. Un fuente muy fuerte de radioondas se cree formada de la fusión una galaxia espiral gigante y una pequeña galaxia elíptica. |
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A comienzos de siglo XX Edwin Hubble obtuvo una relación lineal entre el desplazamiento al rojo
z y la distancia D a la que se encuentran las galaxias y podría implicar una relación directa para pequeños valores de z ,de la velocidad de recesión v con la distancia D. (2).
(((1) Ley de Hubble 
(2) donde Ho = 75 Km/secMpc
La interpretación de este fenómeno es la expansión del universo. Todas las galaxias se alejan entre sí y por lo tanto retrocediendo en el pasado llegaríamos a un momento en el cual todo el universo se encontraba concentrado en un sólo punto.
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¿Cómo se formaron las Galaxias? La expansión del universo comenzó con una gran explosión, el Big-Bang. En sus primeros 700 mil años la materia del universo estaba distribuida de manera homogénea, pero a partir de ese momento surgieron pequeñas inhomogeneidades de densidad de materia ,las cuales serían los gérmenes donde se formarían los cúmulos de galaxias, y en éstos las galaxias. |
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¿Cómo evolucionan las galaxias?
Cuando Hubble estableció su clasificación de las galaxias se intentó interpretarla como un proceso evolutivo. Las galaxias comenzarían como elípticas y evolucionarían hacia espirales, de modo que las primeras serían las más jóvenes y las espirales las más viejas.
Hoy más bien pensamos que todas las galaxias o casi todas, se formaron al mismo tiempo y que sus diferencias son causa de las distintas evoluciones que han seguido. Las teorías actuales han de explicar el porqué de éste comportamiento evolutivo diferente. Todo parece indicar que la evolución de las galaxias está en estrecha unión con la evolución de los elementos que las constituyen, es decir
Por un lado determina la
evolución dinámica y por otro tenemos la evolución química. Una formación rápida de estrellas significa un enriquecimiento así mismo rápido en elementos más pesados que el H o el He, de manera que hasta las estrellas antiguas los presentan en cantidades apreciables. También implica un agotamiento rápido del gas interestelar y por lo tanto, la imposibilidad de formación de nuevas estrellas en épocas tardías. En consecuencia, a medida que las estrellas formadas en el principio evolucionan, la galaxia va volviéndose más rojiza; sin posibilidad de rejuvenecimiento, es decir, de volver en adelante al color azul.
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Al estudiar y medir la rotación de las galaxias se observa algo inesperado la velocidad de rotación de las estrellas más alejadas del núcleo es mayor de la esperada, producida por toda la masa visible estimada de la galaxia por tanto tiene que haber una masa desconocida ,obscura, que produzca ese rotación anómala.
La cantidad estimada de materia oscura es del
90% del total de la masa conocida del universo.La naturaleza de la materia obscura es un misterio y son muchos los candidatos propuestos desde :
Partículas exóticas teóricas todavía no observadas (WIMP´S,fotinos,monopolos magnéticos etc..)
Los neutrinos pero los físicos dudan todavía de su masa
Pequeños agujeros negros
Estrellas enanas marrones o planetas tipo Júpiter
Quizá la combinación de varios candidatos sea la solución .Es posible también que el funcionamiento de la atracción gravitatoria a distancias astronómicas siga leyes diferentes a las actuales, en todo caso hasta el momento no se han encontrado respuestas satisfactorias por tanto el problema de la materia oscura es una cuestión abierta cuya resolución tendrá sin duda importantes repercusiones en la comprensión del universo.
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NGC 3198 |
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Enlaces en INTERNET
http://www.astrocity.net/pclub/
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton_00.htm
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Launchpad/2921/cosmolog.htm
http://www.dic.uchile.cl/~astro/sd20a/indice2.html
http://www.seds.org/hst/hst.html
http://www.ciudadfutura.com/planetario/index2.html
http://www.aao.gov.au/images/general/galaxy_frames.html
http://hubble.stsci.edu/gallery/showcase/galaxies/
http://www.astro.soton.ac.uk/PH308/outline.html
http://space.gsfc.nasa.gov/astro/cobe/
© Juan Lois González
juanlois@wanadoo.es Pagina principal CAAS
La galaxia rueda de carreta, localizada a 500 millones de a.l en Sculptor.
